¿Cómo funcionan las vacunas ARN?

El SARS-CoV-2 es un virus de ARN, cómo lo son las primeras vacunas aprobadas contra él, las de Pfizer / BioNtech y Moderna.
El ácido desoxirribonucleico (ADN) no se diferencia mucho en su estructura química del ácido ribonucleico (ARN); apenas unos átomos de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno colocados en distintos lugares.
La diferencia de función entre moléculas tan semejantes nos muestra dos facetas interesantes de la vida y la evolución. La primera es la imperfección de los procesos biológicos. Estos se reflejan en la primitiva forma de coordinarse y relacionarse que tienen el ADN y el ARN. La segunda es el reciclaje de recursos que produce con frecuencia la evolución, que lleva a dotar a dos estructuras parecidas responsabilidades muy distintas.

Antes de acentuar sus diferencias funcionales, veamos las similitudes.

El ADN y el ARN son ácidos que están constituidos por un cóctel muy organizado de azúcares – desoxirribosa en el ADN y ribosa en el ARN -, grupos fosfato y bases nitrogenadas. La sucesión en la colocación de las bases nitrogenadas en la que aporta la magia al ADN y el ARN, la que genera un mensaje. Dichas bases se conocen por sus iniciales: A,C,G,T y U.

Ahora veamos sus diferencias. La primera organiza su secuencia de manera compacta, con una doble cadena y en forma de doble hélice. Esto quiere decir que muestra una estructura mucho más segura, protegida, robusta, resistente que la del ARN, a pesar de que ambas están construidas de la misma manera.

Tal contraste tiene sus consecuencias funcionales: el hecho de ser el ARN una molécula más sencilla e inestable explica los cuidados que requiere transporta una vacuna que la incorpore, pues se degrada fácilmente por las enzimas a temperatura ambiente.

La disparidad en tamaño está relacionada con la diferente misión que cumplen ambas.

El ARN cumple con varias y hay otros tipos: ARN ribosomático, ARN de transferencia, ARN de transferencia. Aquí platicaremos de su función fundamental: la de mensajero. El ADN es un conjunto de instrucciones que están custodiadas en el lugar más seguro de la célula, un orgánulo de alta seguridad llamado núcleo. La evolución ha llegado a soluciones funcionales mediante azar y selección.
Los procesos son imperfectos, pero se mantienen si no impide la supervivencia y la reproducción. La primitiva pero eficiente forma de coordinarse entre el ADN y el ARN refleja la imperfección de los procesos biológicos, que resultan poco depurados. Es indudable que lo más significativo que tienen en común el ADN y el ARN es que ambas moléculas recogen un mensaje, como lo hacen las letras alineadas en un texto. Ambas portan órdenes que se codifican en la colocación de sus componentes.

En las células, la muralla que la protege del medio externo se llama membrana, que es una estructura flexible pero resistente.

En su interior reside el ADN. El ARN, ese calco de las instrucciones que el ADN envía a los talleres de la célula, se sintetiza en el núcleo. Allí se esculpe copiando algunas sub frases del ADN. Después, el ácido ribonucleico abandona el núcleo y sale al citoplasma. Transporta en su secuencia instrucciones para que se fabriquen las proteínas que el ADN considera necesarias en cada momento. En el exterior del núcleo se encuentran los ejecutores de las órdenes, principalmente los ribosomas. Estos orgánulos reciben el ARN y colocan las piezas que dicta el mensaje. Saben interpretar el texto encriptado en esta molécula según un código genético. Atendiendo a esa secuencia de CGCUGCUCGAGCUAGCUAGAUGACUAGU que forma el ARN, los ribosomas unen aminoácidos, ladrillos procedentes de nuestra alimentación.

Cada partícula de SARS-COV-2 consta de una ARN arropado por algunas otras moléculas como armadura.

En una infección, el virus accede a una de nuestra células, se deshace del armazón que lo protege y libera su ARN para que sea leído por las células afectadas, las breves instrucciones que portan indican que deben seguirse una serie de pasos para copiar masivamente el mensaje e introducirlo en otras células. Así estas mueren sobre explotadas y confundidas.

Una vacuna de ARN es también una hoja escrita con una finalidad completamente distinta, en este caso el mensaje no puede ser reproducido por lo que no se propaga. Lo fascinante de una vacuna con estas características es que a los productos a los que da lugar, no son realmente dañinos, son catalogados como extraños. El gran éxito de un fármaco de así consiste en ser un mensaje que debe ejecutarse, pero no requiere ser copiado ni propagado.
Los virus y las vacunas de ARN utilizan estrategias parecidas: ambos explotan al tendencia natural de la célula a ejecutar, a traducir, todo texto de ARN que ingresa en su interior. Pero lo hacen con finalidades opuestas. Con una vacuna lo que ganamos es tiempo para que nuestro sistema inmunitario prepare su arsenal.

Es fascinante el ingenio que hay detrás de la estrategia de introducir ARN en las células y aprovecharse de que lo gestionen como propio.

A este comportamiento, los virus llegan por azar y los científicos traen muchas décadas de acumular conocimiento.El campo de conocimiento de los virus no es pequeño ni simple. Aunque no sea el caso del coronavirus, sí existen otros que poseen la capacidad de encontrarse con el ADN del núcleo. Los retrovirus – como el SIDA – toman su nombre de la capacidad de transformar su ARN en ADN. Esto tiene dos consecuencias. La primera es que al integrarse el mensaje del virus en el ADN puede producir una alteración del texto original. La segunda es que al incorporarse se garantiza la pervivencia del virus en letargo, así en determinadas circunstancias, ese texto puede ser leído reactivando el virus.

Las vacunas de ARN no tienen la capacidad de convertirse en ADN ni de migrar al núcleo,

de echo es una molécula tan débil que uno de los mayores retos en su aplicación terapéutica ha sido crear el envase esférico de nano partículas que la protegen. Aparte de la elaboración del envase, también es necesaria la síntesis del mensaje especifico que se quiere transmitir en la vacuna. Las circunstancias desafortunadas de esta pandemia, que han llevado al desarrollo urgente de vacunas de ARN por primera vez en la historia, pueden suponer un cambio revolucionario para muchas enfermedades. De manera similar a las vacunas, se podrán diseñar moléculas de ARN que indiquen a la célula cómo sintetizar proteínas características de las células cancerosas. Con esta estrategia, se generaría una herramienta específica contra las células tumorales que no afectaría a las sanas, distinción que no permiten tratamientos cómo la quimioterapia o la radioterapia.
Es importante tener presente que frente a dolencias cuya terapia no está mediada por el sistema inmunitario, que tiene memoria, el ARN podrá necesitar ser administrado en sucesivas dosis.